Dabasgāzes fizikālās un ķīmiskās īpašības. Dabasgāzes ražošana un izmantošana

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 05:35

Vielas gāzveida stāvoklis ir visizplatītākais salīdzinājumā ar citiem savienojumu summētajiem parametriem. Patiešām, šajā stāvoklī ir:

• zvaigznes;
• starpzvaigžņu telpa;
• planētas;
• atmosfēra;
• kosmoss kopumā.

Gāzu galvenās atšķirīgās īpašības ir vāja starpmolekulārā mijiedarbība kristāliskajā režģī, kuras dēļ izpaužas visas šo vielu galvenās īpašības. Noteikti ir daudz gāzu. Tomēr mēs apsvērsim vissvarīgāko un trešo izplatītāko uz mūsu planētas - dabisko.

Dabasgāzes sastāvs

Ja raksturojam dabasgāzes kvalitatīvo sastāvu, tad uzreiz jāizšķir divu grupu sastāvdaļas: organiskā un neorganiskā. Tā kā, lai gan parasti tiek uzskatīts, ka tas sastāv no metāna, tā nav pilnīgi taisnība.

Bioloģiskās sastāvdaļas ietver:

• metāns - CH₄;
• propāns - C₃H₈;
• butāns - С₄Н₁₀;
• etāns - C₂N₄;
• smagāksogļūdeņraži ar vairāk nekā pieciem oglekļa atomiem.

Neorganiskās sastāvdaļas ietver šādus savienojumus:

• ūdeņradis (nelielos daudzumos) - H₂;
• oglekļa dioksīds - CO₂;
• hēlijs - nē;
• slāpeklis - N₂;
• sērūdeņradis - H₂S.

Kāds tieši būs konkrētā maisījuma sastāvs, ir atkarīgs no avota, tas ir, nogulsnes. Tie paši iemesli izskaidro dabasgāzes dažādās fizikālās un ķīmiskās īpašības. Tomēr jebkurš no tiem ir iegūts, un katram ir arī sava vērtība. Tas ir tikai tāds, ka kādu veidu izmanto kā degvielu, un, piesātināts ar svešiem piemaisījumiem, ir pārāk trekns, ko izmanto ķīmiskajā rūpniecībā savienojumu sintēzei.

Dabasgāzes fizikālās un ķīmiskās īpašības

Lai precīzi norādītu šādus parametrus, jums jāzina, kāds tieši ir gāzu maisījuma sastāvs. Galu galā, ja tajā dominē metāns (līdz 97%), tad var dot raksturlielumus, koncentrējoties uz to.

Ja ir neorganisko komponentu vai smago ogļūdeņražu pārpalikums (līdz pat vairākiem procentiem), tad dabasgāzes fizikālās un ķīmiskās īpašības krasi mainās.

Tāpēc var norādīt tikai aptuvenus fiziskos ierobežojumus.

1. Pašaizdegšanās temperatūra - 650-700⁰C.
2. Oktānskaitlis - 120-130.
3. Nav krāsas, garšas vai smaržas.
4. Gandrīz 2 reizes vieglāks par gaisu, viegli koncentrējas telpas augšējos slāņos.
5. Blīvums normālā stāvoklī (gāze) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. Standarta apstākļos vienmēr jābūt gāzveida agregāta stāvoklī.
7. Sajaucot ar gaisu 5-15% apjomā, tas ir sprādzienbīstams.
8. Sadegšanas siltums ir aptuveni 46 MJ/m³.

Turklāt jāņem vērā arī dabasgāzes parametru ķīmiskā puse.

1. Tā ir viegli uzliesmojoša viela, kas noteiktā temperatūrā spēj pašaizdegties ar un bez dzirksteles.
2. Tā kā galvenā sastāvdaļa ir metāns, tam ir visas tā ķīmiskās īpašības.
3. Ieiet aizvietošanas, dehidrogenēšanas, pirolīzes, refrakcijas reakcijās.
4. Saspiež un sašķidrinās zemā temperatūrā un augstā spiedienā.

Acīmredzot šādas dabasgāzes fizikālās un ķīmiskās īpašības nosaka plašu tās pielietojumu rūpniecībā.

Īpašs dabasgāzes īpašums

Īpaša attiecīgā savienojuma īpašība ir spēja veidot gāzhidrātu nogulsnes, tas ir, būt cietā stāvoklī. Šīs struktūras atspoguļo dabasgāzes apjomus, ko absorbē veidošanās ūdens molekulas proporcijā 1/220. Tāpēc šādas atradnes ir ārkārtīgi bagāti ieži. To koncentrācijas vietas dabā:

• okeānu dziļie dibena slāņi;
• mūžīgā sasaluma uzkrājumi.

Esamības apstākļi - hidrodinamiskais spiediens un zemas temperatūras.

Dabasgāzes lauki

Ja runājam par dabīgo saturugāze dabā, iespējams noteikt galvenās koncentrācijas vietas:

1. Šis ir nogulumieži, minerāls, kas veidojies daudzu gadu tūkstošu laikā, organisko vielu anaerobās sabrukšanas rezultātā zemes garozas dziļajos slāņos.
2. Izšķīdis gruntsūdeņos.
3. Ietveras eļļā, virs tās veidojot eļļas un gāzes vāciņu.
4. Atrodas gāzes hidrātu veidā jūras gultnes slāņos un Tālo Ziemeļu punktos.

Ja apzīmējam gāzes atradņu sadalījumu teritoriāli, tad līderes ir šādas valstis:

• Krievija.
• Persijas līča valstis.
• ASV.
• Kanāda.
• Irāna.
• Kazahstāna.
• Azerbaidžāna.
• Uzbekistāna.
• Norvēģija.
• Turkmenistāna.
• Nīderlande.

Ražošana pasaulē katru gadu ir aptuveni 3643 miljardi m³ gadā. No tiem tikai Krievija veido 673,46 miljardus m³.

Dabasgāzes temperatūra, kurā tā deg, ir 650 ⁰C. Tas ir, tas ir indikators, pēc kura tas spēj pašaizdegties. Šajā gadījumā izdalās lielāks siltumenerģijas daudzums nekā jebkura cita veida kurināmā sadegšanas laikā. Protams, tas nevarēja ietekmēt šīs vielas lietošanas jomas.

Tāpēc daudzas valstis, kurām nav dabasgāzes rezervju, ir spiestas to importēt no citām valstīm. Pārvadāšana tiek veikta vairākos veidos:

• cauruļvadu gāzveida stāvoklī;
• cisternās pa jūru - šķidrā veidā;
• indzelzceļa cisternas - sašķidrinātas.

Katram ceļam ir savas priekšrocības un trūkumi. Jo īpaši jūras un dzelzceļa iespējas ir drošākas, jo sašķidrinātās gāzes ķīmiskā aktivitāte atdzesētos cilindros ir daudz zemāka nekā gāzveida stāvoklī. Cauruļvads palielina pārraides attālumu un tā apjomus, turklāt šī metode ir ekonomiski izdevīga.

Metāns dabasgāzē

Metāna gāze ir galvenā dabiskā maisījuma izejvielu sastāvdaļa. Tās saturs svārstās no 70-98%. Šī pati par sevi ir trešā izplatītākā gāze uz planētas, kas ir daļa no naftas, starpzvaigžņu telpas un citu planētu atmosfēras.

No ķīmijas viedokļa metāna gāze ir piesātināts ogļūdeņradis, kas pieder pie vairākiem piesātinātiem alifātiskajiem savienojumiem. Pats pirmais alkānu vai parafīnu pārstāvis. Tā ķīmiskā aktivitāte ir zema, tas ir diezgan mierīgs. Reaktīvs:

• aizvietošana;
• pilnīga oksidēšana;
• reklāmguvumi.

Tas deg ar bezkrāsainu nesmēķējošu liesmu, tam nav smaržas.

Dabasgāzes veidi

Ir trīs galvenie attiecīgās vielas veidi.

1. Sausā dabasgāze ir tāda, kurā ir vairāk nekā 97% metāna. Tas nozīmē, ka piemaisījumu, tostarp citu ogļūdeņražu, saturs ir ārkārtīgi zems.
2. Izdilis gāze. Šis ir maisījuma nosaukums, kas satur nelielu daudzumu smago ogļūdeņražu.
3. Bieza dabasgāze ir tāda, kas ir bagāta ar smagajiem ogļūdeņražiem un neorganiskiem komponentiem (slāpeklis, ūdeņradis, hēlijs, argons, oglekļa dioksīds, sērūdeņradis).

Tāds jēdziens kā gāzes sausuma koeficients ļauj novērtēt izejvielu kvalitāti, no kurām turpmāk tiks ražota produkcija. Galu galā pati dabasgāze ir tikai bāze. Dažādām nozarēm ir nepieciešami dažādi produkti, tāpēc tie tiek rūpīgi apstrādāti un rafinēti, lai atbilstu īpašām prasībām.

Produkta kvalitāte

Dabasgāzes kvalitāte ir tieši atkarīga no sastāva. Ja dominē metāns, tad šāds produkts būs labākais degvielas avots. Ja visvairāk taukaino ogļūdeņražu sastāvā, tad ķīmiskajai rūpniecībai šādas izejvielas ir vispiemērotākās.

Lai piegādātu pareizas kvalitātes dabasgāzi, ir speciālas ķīmiskās rūpnīcas, kur tā tiek rūpīgi attīrīta un apstrādāta pirms tālākas nosūtīšanas uz galamērķi. Darba metodes būs atkarīgas no izstrādājuma paredzētā lietojuma.

Tātad, piemēram, ja to izmanto sadzīves vajadzībām, tad tam pievieno īpašus smaržvielas, jo īpaši merkaptānus. Tas tiek darīts, lai gāze sāktu smaržot, jo tad noplūdes gadījumā to būs viegli noteikt. Visiem merkaptāniem ir spēcīga smaka.

Dabasgāzes izmantošana

Dabasgāzes patēriņš daudzās nozarēsrūpniecība un iekārtas. Piemēram:

• CHP.
• Katlu telpas.
• Gāzes dzinēji.
• Ķīmiskā ražošana (plastmasas un citu materiālu ražošana).
• Degviela automašīnām.
• Dzīvojamo māju apkure.
• Ēdienu gatavošana.

Tāpēc šīs izejvielas ražošanas apjoms pasaulē ir tik liels, un imports un eksports tiek lēsts miljardos dolāru.

Vide

Runājot par tīrību dabai, nav labāka degvielas avota par dabasgāzi. Vides organizācijas pilnībā atbalsta tā izmantošanu. Taču pēdējos gados dabasgāzes sadegšanas rezultātā uzkrājas viens no reakcijas produktiem – oglekļa dioksīds.

Un tā kā tas pieder pie siltumnīcefekta gāzēm, tā uzkrāšanās ir ļoti bīstama planētai. Tāpēc tiek veikti vairāki darbi, tiek izstrādāti projekti, lai aizsargātu planētas ekoloģisko stāvokli no gaidāmā siltumnīcas efekta.